DE4229609A1 - Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren Teilen - Google Patents
Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren TeilenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung zwischen zwei
ineinandersteckbaren Teilen, insbesondere Rohre, vornehmlich aus Beton.
Ineinandersteckbare Teile, beispielsweise Betonrohre nach DIN 4032 und
4035, werden im allgemeinen mit Dichtungen aus Elastomeren abgedichtet,
welche als Rollringe oder als Gleitdichtungen ausgebildet sein können.
Bei letzteren ist bekannt (DE-OS 29 00 437), einen Dichtring zum
Abdichten des Zwischenraums zwischen zwei im wesentlichen konzentrischen
Dichtoberflächen zu verwenden, der aus zwei Dichtabschnitten besteht, von
denen jeder eine Gleitoberfläche hat, wobei die Dichtabschnitte sich an
den Gleitoberflächen berühren und so ausgebildet sind, daß sie beim
Einführen der einen der Dichtoberflächen in die andere Dichtoberfläche im
wesentlichen am gleichen Ort bleiben, an einer Dichtoberfläche anliegen
und aneinander entlang der Gleitoberflächen gleiten. Der Dichtring kann
mit einem Schmierstrich oder Gleitmittel versehen sein. Nachteilig an
dieser Ausführungsform des Dichtrings ist der Umstand, daß das
Gleitmittel mit der Zeit austrocknet oder verhärtet, womit der Dichtring
nicht mehr wirkungsvoll auf dem zugeordneten Betonfertigteil gleiten
kann. Hier schafft die europäische Patentanmeldung EP 0 343 677 Abhilfe,
indem sie eine Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren
Betonfertigteilen vorschlägt, bei der eine Dichtung an einem
Betonfertigteil befestigt ist, die mit einer Auskleidung am benachbarten
Betonfertigteil zusammenarbeitet, wobei die Auskleidung aus einem mit
Schmiermittel gefüllten, plattgedrückten Schlauch oder einer Folienfalte
oder einer einfachen Folie besteht und die Auskleidung auch erst bei der
Montage der Betonfertigteile auf dem Gegenstück aufgebracht werden kann.
Die Dichtfunktion einer Dichtung, beispielsweise eine Dichtung gemäß des
europäischen Patents EP 0 343 677, wird maßgeblich von ihrer
Rückstellkraft beeinflußt. Bei geringer Rückstellkraft, d. h. bei geringem
Verformungswiderstand der Dichtung, besteht die Gefahr der Undichtigkeit,
wogegen bei zu hohem Verformungswiderstand die Montage erschwert wird und
es gegebenenfalls zu Rohrbrüchen im Bereich der Glockenmuffe kommen kann.
Zudem treten bei Fertigbetonbauteilen gewisse Fertigungstoleranzen auf,
die unterschiedliche Spaltbreiten von ineinandergeschobenen, rohrförmigen
Teilen bedingen, so daß es wünschenswert ist, Dichtungen zur Verfügung zu
haben, die die verschiedenen Spaltbreiten bei einer gleichbleibenden
Rückstellkraft abdichten.
Bei anderen Anwendungen besteht der Wunsch, Spaltbreite der
Rohrverbindung und Rückstellkraft der Dichtung passend aufeinander
einstellen zu können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung zwischen
Teilen zu schaffen, bei der die Dichtfunktion individuell beeinflußt
werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und
durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und
weiterentwickelt.
Kurz gesagt, enthält die erfindungsgemäße Abdichtung eine Preßdichtung
aus einem keilförmigen Elastomerkörper und einem Einknüpfteil, welches am
oder im Elastomerkörper verankert ist.
Bekanntermaßen wird die Dichtfunktion einer Dichtung von der
Rückstellkraft des komprimierten Elastomers beeinflußt. Ganz allgemein
ist die Rückstellkraft eines Elastomers eine Funktion der durch die
Kompression gegenüber dem unkomprimierten Zustand verursachten relativen
Formänderung w/wo (wo = Höhe des Dichtelements im unkomprimierten,
unbelasteten Zustand, w = Höhe des Dichtelements im komprimierten,
belasteten Zustand) und der Härte H des Materials, die wiederum über den
Vernetzungsgrad n eines Elastomers eingestellt werden kann. Es gilt somit
FRück = f(w/wo, H(n)) (1).
Prinzipiell gibt es somit mehrere Möglichkeiten, die Dichtfunktion einer
Elastomerdichtung zu beeinflussen, durch eine Variation der relativen
Längenänderung unter Kompression, der Härte des Elastomers oder einer
Kombination aus beiden Möglichkeiten.
Von der ersten Möglichkeit macht eine vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung Gebrauch, bei der das Einknüpfteil aus einem Haltebereich und
einem Gleitmantel besteht, wobei der Haltebereich in dem entsprechend
gestalteten Aufnahmeraum des Elastomerkörpers verankert wird und der
Gleitmantel über die Gleitfläche des Elastomerkörpers gestülpt wird.
Durch die Auswahl der Wandstärke und der Materialien für den Gleitmantel
ist es unter anderem möglich, die Gesamthöhe der Dichtung zu variieren,
damit ihre relative Längenänderung nach einem Ineinanderschieben der
Betonrohre und somit ihre Rückstellkraft bzw. Dichtigkeit zu
beeinflussen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die
Materialeigenschafen des Einknüpfteils variiert werden und das
Einknüpfteil vorzugsweise sich in Einschubrichtung der Betonfertigteile
über etwa die Hälfte der Abmessung des Elastomerkörpers in
Einschubrichtung erstreckt und eine Auflagefläche für eine
Elastomerwalkmasse besitzt, die in einem Bereich zwischen der Gleitfläche
und dem Keilstumpfende angeordnet ist. Durch die Änderung der
Materialeigenschaften des Einknüpfteils ist es möglich, die Gesamthärte
und damit die Rückstellkraft der Dichtung und somit ihre Dichtigkeit
gemäß Gleichung 1 zu beeinflussen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen
beschrieben werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Rohrstrang im Bereich der ersten
Ausführungsform der Abdichtung,
Fig. 2, 3 Ausführungsformen eines Dichtelementes mit einem
Elastomerkörper und einem Einknüpfteil,
Fig. 4 ein Dichtelement mit einem Elastomerkörper und einem
übergestülpten Einknüpfteil,
Fig. 5, 6 Dichtelemente mit einem Elastomerkörper und einem Gleitmantel
in Rohrverbindungen mit unterschiedlichen Einbaustufen,
Fig. 7, 8 Einknüpfteile unterschiedlicher Wandstärke bei gleicher
Rückstellkraft,
Fig. 9, 10 eine Dichtung mit unterschiedlichen Einknüpfteilen bei
gleichen Kompressionswegen,
Fig. 11, 12 Ausführungsformen eines Elastomerkörpers mit einer
Elastomerwalkmasse und einem Einknüpfteil,
Fig. 13 Elastomerkörper mit einer Elastomerwalkmasse und
einem Einknüpfteil sowie einem Aufnahmeraum für
Gleitmittel und
Fig. 14 Kombination eines Elastomerkörpers mit einem Aufnahmeraum
mit bogenförmiger Auflagefläche und einem Gleitmantel.
In Fig. 1 sind das Glockenmuffenende 1 und das Spitzende 2 zweier
benachbarter, ineinandersteckbarer Betonrohre dargestellt, die durch
einen Ringspalt 3 voneinander getrennt sind. Im Bereich dieses
Ringspaltes 3 ist am Spitzende 2 eine Dichtung 5 vorgesehen. Die Dichtung
5 sitzt in einer ringförmigen Aussparung 6 des Spitzendes 2, hinter der
ein Sattel 7 angeordnet ist. Sinn dieser Konstruktion ist es, daß im
montierten Zustand bei sehr hohen radialen Kräften die Glockenmuffe 1 am
Sattel 7 aufliegt, womit weiteres Zusammenpressen der Dichtung 5 und
damit deren Zerstörung vermieden wird.
Eine erste Ausführungsform der Dichtung 5 zeigen
Fig. 2 und 4. Die
ringförmige Dichtung 5 setzt sich zusammen aus einem ringförmigen
Elastomerkörper 10 und einem Einknüpfteil 20.
Der Elastomerkörper 10 ist im Querschnitt keilförmig und weist ein
Keilspitzende 11, ein Keilstumpfende 12, eine Aufliegefläche 13 sowie
eine Gleitfläche 14 auf, wobei das Keilspitzende 11 in Einschubrichtung
des Betonfertigteils 2 vorne angeordnet ist und das Keilstumpfende 12
eine Einführöffnung 15 in einen Aufnahme- und Verankerungsraum 16
besitzt. Der Verankerungsraum 16 kann, im axialen Querschnitt gesehen,
pfeilförmig ausgebildet sein, um zwei Schultern 17 zu bilden. Das
Einknüpfteil 20 besteht aus einem Gleitmantel 22 und einem Anker oder
Haltebereich 21, mit dem es im Aufnahmeraum 16 des Elastomerkörpers 10
verankert wird. Der Gleitmantel 22 kann als Schlauch ausgebildet sein.
Das Innere 23 des Schlauches ist mit einem Schmiermittel 24 vorzugsweise
niedriger Viskosität gefüllt, so daß die radial äußere Wandung 26 des
Schlauches und die radial innere Wandung 27 des Schlauches leicht
gegeneinander verschoben werden können. Der Gleitmantel 22 kann auch als
einfache Krempe ausgebildet sein (Fig. 1).
Das Einknüpfteil 20 kann insgesamt aus einem Profilstrang hergestellt
sein, möglich wäre aber auch, den Haltebereich 21 an den schlauchförmigen
Gleitmantel 22 anzuvulkanisieren.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Verankerungsraums 16 im
Elastomerkörper und des Ankers oder Haltebereichs 21 des Einknüpfteils 20
gezeigt. An die Stelle eines dreiecksförmigen Verankerungsraums 16 tritt
ein im Querschnitt runder Verankerungsraum 16 und ein hierzu
korrespondierender Haltebereich 21 des Einknüpfteils. Der Anker 21 des
Einknüpfteils ist daher im Querschnitt als runde Verdickung ausgebildet.
Im Anwendungsfall wird der Gleitmantel 22 über die Gleitfläche 14 des
Elastomerkörpers 6, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, gestülpt, wobei ein
Teil im unkomprimierten Zustand über das Keilspitzende 11 hinausragt.
Verschiebt man die Betonfertigteile 1, 2 ineinander, so nimmt die
Umlaufkante 8 des Glockenmuffenendes 1 die radial äußere Wandung 26 des
übergestülpten Schlauches 22 mit sich, wie durch Vergleich der Fig. 1 mit
Fig. 5, 6 festgestellt werden kann. Der gesamte Schlauch verschiebt sich
in Richtung des Sattels 7 und gleitet dabei über die Gleitfläche 14 des
Elastomerkörpers 10, welcher niemals auf rauhem Beton schabt. Durch das
Gleiten der radial äußeren Wandung 26 des Schlauches an der radial
inneren Wandung 27 schiebt sich der Schlauch weg von den Keilspitzenden
11 auf den Sattel 7 und sorgt hier für eine Auskleidung, die gegen
Betonabrieb wirkt.
Die Fertigung der Dichtung aus separaten Teilen, die miteinander fest
verbunden werden können, erlaubt es, Paarungen von Betonfertigteilen mit
verschieden großen Einschublängen l, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, bei
Verwendung ein und desselben Elastomerkörpers 10 abzudichten. Es wird ein
Satz verschiedener Einknüpfteile 20 mit langen und kurzen, dickeren und
dünneren Gleitmänteln 22 bereitgestellt. Auch die Dicke des Ankers oder
Haltebereichs 21 kann in gewissen Grenzen variiert werden. Schließlich
kann auch der Härtegrad des verwendeten Materials des Einknüpfteils für
eine größere oder kleinere Zusammenpreßbarkeit der Dichtung 5 ausgewählt
werden. Die unterschiedlichen Kombinationen ermöglichen es auch,
Betonfertigteilserien, bei denen es zu einer Trendabweichung bei der
Größe des abzudichtenden Spaltes gekommen ist, mit passenden Dichtungen
zu versehen.
Durch das Überstülpen des Gleitmantels über die keilförmig zulaufende
Aufliegefläche auf dem Elastomerkörper kann mit einer Veränderung der
Dicke der Wandung des Gleitmantels somit die Gesamthöhe des aus
Elastomerkörper 10 und Einknüpfteil 20 zusammengesetzten
Dichtungselements im unkomprimierten Zustand variiert werden. Dadurch ist
es zum einen möglich, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, bei gleicher
Rückstellkraft FR und damit Dichtfunktion des Gesamtdichtelementes
verschieden große Ringspalte gleich gut abzudichten. So ist die
Wandstärke der beiden Gleitmäntel in Fig. 7 und 8 verschieden und damit
ihre Dicke wo im unkomprimierten Zustand unterschiedlich. Da die Größe
der Rückstellkraft von der relativen Dickenänderung abhängt, werden die
Dichtungen wie in Fig. 7 und 8 gezeigt bei gleicher Rückstellkraft FR(1)
und FR(2) im komprimierten Zustand unterschiedliche absolute Dicken w11,
w21 und w12, w22 aufweisen; d. h. unterschiedliche Spaltbreiten können bei
gleichbleibender Rückstellkraft abgedichtet werden.
Zum anderen ist es möglich, bei gleichbleibender Spaltbreite B, wie in
den Fig. 9 und 10 gezeigt, die Rückstellkraft durch die Wahl des
Gleitmantels zu beeinflussen. Für den Gleitmantel mit der größeren
Wandstärke der inneren und äußeren Wandung (Fig. 10a) ergibt sich nach
Kompression (Fig. 10b) eine wesentlich höhere Rückstellkraft als für
einen aus demselben Material gefertigten Gleitmantel bei geringer
Wandstärke (Fig. 9b).
Fig. 11 bis 13 zeigen eine zweite Gruppe von variationsfähigen Dichtungen
5 mit einem Elastomerkörper 30 und einem Einknüpfteil 40, wobei die
Rückstellkraft der Dichtung 5 durch Verwendung unterschiedlicher Dicken
und/oder Materialhärten für das Einknüpfteil beeinflußt wird.
Der Elastomerkörper 30 weist wiederum ein Keilspitzende 31, ein
Keilstumpfende 32, eine Aufliegefläche 33 und eine Gleitfläche 34 auf,
wobei am Keilstumpfende 32 eine Einführungsöffnung 35 in einem
Aufnahmeraum 36 vorgesehen ist. In dem Aufnahmeraum 36 ist eine Schulter
37 vorgesehen, die der Befestigung des Einknüpfteils 40 dient. Zwischen
dem Aufnahmeraum 36 und der Gleitfläche 34 erstreckt sich ein
ringförmiger Lappen 38, der eine Elastomerwalkmasse enthält.
Das Einknüpfteil 40 enthält eine sattelförmige Auflagefläche 41 mit einer
ansteigenden Fläche 42 und gegebenenfalls einer abfallenden Fläche 43.
Das Einknüpfteil 40 weist noch eine Abstützfläche 44 auf, die mit der
Schulter 37 zusammenarbeitet, um das Einknüpfteil 40 daran zu hindern,
aus dem Aufnahmeraum 36 herauszurutschen. In der Ausführungsform nach
Fig. 11 sind die Flächen 37/44 nahe der Einführungsöffnung 35 angeordnet,
während in der Ausführungsform nach Fig. 12 diese Flächen nahe der Mitte
der Dichtung angeordnet sind.
Beim Zusammenstecken der Betonfertigteile trifft die Umlaufkante 8 der
Glockenmuffe auf die Gleitfläche 34, preßt die Walkmasse 38 etwas
zusammen und verlagert diese in der Zeichnung nach rechts, was insgesamt
einem Walkvorgang gleichkommt. Die dabei auftretenden Kräfte hängen stark
von der Form und der Nachgiebigkeit des Einknüpfteils 40 ab. Um den
Zusammenbau zu erleichtern, ist es erwünscht, daß die Kräfte beim
Ineinanderstecken der Betonfertigteile nicht zu groß sind; deshalb die
sattelförmige Ausbildung der Fläche 41. Dies bringt es mit sich, daß das
Ineinanderfügen zunächst leicht von sich geht; erst wenn die Umlaufkante
8 in axialer Richtung über den Bereich 42 wandert, werden größere Kräfte
benötigt, die dann aber auch zur Erzeugung des erwünscht hohen
Anpreßdrucks der Dichtung führen.
Um die Einschubkräfte beim Zusammenfügen zweier Betonfertigteile zu
reduzieren, ist es vorteilhaft, den Spalt zwischen Walkmasse 38 und
Auflagefläche 41 zu schmieren. Hierzu kann in einer Ausführungsform der
Erfindung, die in Fig. 13 dargestellt ist, im Aufnahmeraum 36 eine
Gleitmitteltasche 39 vorgesehen sein, die als ringförmiger Kanal
ausgebildet ist, der vor dem Einlegen des Einlegeteils mit einem
Schmiermittel gefüllt wird. Wird durch das Zusammenschieben der beiden
Betonfertigteile die Dichtung komprimiert, so verursacht dies ein
Auspressen des Schmiermittels aus der Gleitmitteltasche 39 zum
Keilstumpfende 32 des Elastomerteils 30 hin, wobei die Auflagefläche 41
der Elastomerwalkmasse 38 geschmiert wird.
Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der am Einknüpfteil 40 einen
Gleitmantel 22 befestigt ist (z. B. durch Ankleben), wobei sich die anhand
der Fig. 1 bis 8 aufgezeigten Möglichkeiten ergeben.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Dichtung für Betonfertigteile
zur Verfügung, bei der auf einfache Weise eine Anpassung an
unterschiedlich ausgebildete Verbindungsteile, die beispielsweise in der
Einschubtiefe oder der Spaltbreite variieren, bei unveränderter
Dichtfunktion möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß im Gegensatz
zu den bisher bekannten Dichtelementen das erfindungsgemäße Dichtelement
nicht einstückig ausgebildet ist, sondern aus zwei Teilen, einem
Elastomerkörper und einem Einknüpfteil, zusammengesetzt wird. Für das
Einknüpfteil sind verschiedene Ausführungsformen vorgesehen, die sich in
ihren Abmessungen und Materialzusammensetzungen unterscheiden, so daß
sich nach Zusammensetzung der Dichtung für das gesamte Dichtungselement
unterschiedliche Kompressionswege aufgrund der unterschiedlichen
Abmessungen oder Materialzusammensetzung ergeben, so daß die
Rückstellkraft und damit die Dichtigkeit der gesamten Dichtung, die aus
Einknüpfteil und Elastomerkörper zusammengesetzt ist, den
Verbindungsteilen angepaßt werden kann.
Claims (12)
1. Abdichtung zwischen zwei zusammensteckbaren Teilen, insbesondere
Rohre, vornehmlich aus Beton, mit einer Dichtung, die
gekennzeichnet ist durch:
- a) einen Elastomerkörper (10; 30), der im Querschnitt keilförmig ist und ein Keilspitzende (11; 31), ein Keilstumpfende (12; 32), eine Aufliegefläche (13; 33) sowie eine Gleitfläche (14; 34) aufweist, wobei das Keilspitzende (11; 31) in Einschubrichtung der Teile (1, 2) vorne angeordnet ist und das Keilstumpfende (12; 32) ein Einführungsöffnung (15; 35) in einen Aufnahmeraum (16; 36) aufweist;
- b) ein Einknüpfteil (20; 40), welches das Maß der Zusammenpressung des Elastomerkörpers (10; 30) und die im Verlauf der Einschubbewegung der Teile auftretenden Kräfte beeinflußt und im Aufnahmeraum (16; 36) verankert ist.
2. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einknüpfteil (20) einen Anker (21) und einen Gleitmantel
(22) aufweist, wobei der Anker (21) in dem entsprechend gestalteten
Aufnahmeraum (16) des Elastomerkörpers (10) zu befestigen ist und
der Gleitmantel (22) über die Gleitfläche (14) des Elastomerkörpers
zu stülpen ist.
3. Abdichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gleitmantel (22) als Schmiermittel-gefüllter Schlauch
ausgebildet ist.
4. Abdichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gleitmantel (22) als Krempe ausgebildet ist.
5. Abdichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Satz von Einknüpfteilen (20) mit unterschiedlichen
Gleitmänteln (22) vorgesehen ist, um unterschiedliche Einschubtiefen
(l) und Spaltweiten (w) der Betonfertigteile zu überbrücken.
6. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einknüpfteil (40) sich in Einschubrichtung der Teile (1, 2)
über etwa die Hälfte der Abmessung des Elastomerkörpers (30) in
Einschubrichtung erstreckt und eine Auflagefläche (41) für eine
Elastomerwalkmasse (38) aufweist, die in einem Bereich zwischen der
Gleitfläche (34) und dem Keilstumpfende (32) angeordnet ist.
7. Abdichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (41) der Elastomerwalkmasse (38) einen in
Einschubrichtung der Teile (1, 2) ansteigenden Bereich (42)
aufweist.
8. Abdichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verankerung des Einknüpfteils (40) der Aufnahmeraum (36)
eine Schulter (37) aufweist.
9. Abdichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schulter (37) nahe des Keilstumpfendes (32) angeordnet ist,
wobei die Einführungsöffnung (35) radial von außen in den
Aufnahmeraum (30) - bei einem ringförmigen Elastomerkörper -
hineinführt.
10. Abdichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schulter (37) in einem mittleren Bereich des
Elastomerkörpers (30) - diesen gesehen im Querschnitt - angeordnet
ist, wobei das Einknüpfteil (40) an korrespondierender Stelle einen
Verankerungsbereich aufweist.
11. Abdichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufnahmeraum (36) einen Gleitmittelbereich (39) aufweist,
aus dem heraus sich Gleitmittel zwischen Elastomerwalkmasse (38) und
Einknüpfteil (40) ausbreitet, wenn die Teile (1, 2) mit
zwischengefügter Dichtung (5) zusammengesteckt werden.
12. Abdichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß Einknüpfteile (40) unterschiedlicher Abmessung und/oder Härte
vorgesehen sind, um unterschiedliche Spaltweiten zwischen den Teilen
(1, 2) zu überbrücken bzw. die Gesamthärte und den Kompressionsgrad
der Dichtung zu beeinflussen.
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